【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 可分為主動(dòng)式系統(tǒng)和被動(dòng)式系統(tǒng)。一般來(lái)講，無(wú)源系統(tǒng)為被動(dòng)式，有源系統(tǒng)為主動(dòng)式。主動(dòng)式的射頻系統(tǒng)用9 / 44自身的射頻能量主動(dòng)地發(fā)送數(shù)據(jù)給讀寫(xiě)器（讀頭） ，調(diào)制方式可為調(diào)幅、調(diào)頻或調(diào)相。被動(dòng)式的射頻系統(tǒng)，使用調(diào)制散射方式發(fā)射數(shù)據(jù)，它必須利用讀寫(xiě)器的載波來(lái)調(diào)制自己的信號(hào)，在門(mén)禁或交通的應(yīng)用中適宜，因?yàn)樽x寫(xiě)器可以確保只激活一定范圍內(nèi)的射頻系統(tǒng)，在有障礙物的情況下，采用調(diào)制散射方式，讀寫(xiě)器的能量必須來(lái)去穿過(guò)障礙物兩次。而主動(dòng)方式的射頻標(biāo)簽發(fā)射的信號(hào)僅穿過(guò)障礙物一次，因此主動(dòng)方式工作的射頻標(biāo)簽主要用于有障礙物的應(yīng)用中，距離更遠(yuǎn)。根據(jù)標(biāo)簽的可讀寫(xiě)性分為只讀、讀寫(xiě)和一次寫(xiě)入多次讀出卡。 按讀寫(xiě)方式將射頻卡分為三種:可讀寫(xiě)(RW)、一次寫(xiě)入多次讀出 (WORM)和只讀(RO)RW 卡成本比 WORM 卡和 RO 卡高，WORM 卡是用戶可以一次寫(xiě)入的卡，寫(xiě)入后數(shù)據(jù)不能改變。RO 卡存有唯一的號(hào)碼，不能更改，這樣具有較高的安全性。只讀標(biāo)簽內(nèi)部只有只讀存儲(chǔ)器（Read Only Memory，ROM）和隨即存儲(chǔ)器（Random Access Merror，RAM） 。ROM 用于存儲(chǔ)發(fā)射器操作系統(tǒng)程序和安全性要求較高的數(shù)據(jù)，它與內(nèi)部的處理器或邏輯處理單元完成內(nèi)部的操作控制功能，如響應(yīng)延遲時(shí)間控制、電源開(kāi)關(guān)控制等。另外，只讀標(biāo)簽的 ROM 中還存儲(chǔ)有標(biāo)簽的標(biāo)識(shí)信息，這些信息可以在標(biāo)簽制造過(guò)程中由制造商寫(xiě)入 ROM 中，也可以在標(biāo)簽開(kāi)始使用時(shí)由使用者根據(jù)特定的應(yīng)用目的寫(xiě)入特殊的編碼信息。這種信息可以只簡(jiǎn)單地代表二進(jìn)制中的“0”或“1” ，也可以像二維條碼那樣，包含復(fù)雜的相當(dāng)豐富的信息。但這種信息只能是一次寫(xiě)入，多次讀出。只讀標(biāo)簽中的 RAM 用于存儲(chǔ)標(biāo)簽反應(yīng)和數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中臨時(shí)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)。另外，只讀標(biāo)簽中除了 ROM 和 RAM 外，一般還有緩沖存儲(chǔ)器，用于暫時(shí)存儲(chǔ)調(diào)制后等待天線發(fā)送的信息。根據(jù)工作頻率可以分為低頻、高頻及超高頻和微波系統(tǒng)讀頭發(fā)送無(wú)線信號(hào)時(shí)所使用的頻率被稱為 RFID 系統(tǒng)的工作頻率，基本上劃分為五個(gè)主要范圍：低頻（30～300kHz） 、高頻（3～30MHz）和超高頻（300MHz~3GHz）以及微波（ 以上） 。低頻系統(tǒng)一般工作在100～500kHz ，常見(jiàn)的工作頻率有 125kHz、 ；高頻系統(tǒng)工作在10 / 4410～15MHz 左右，常見(jiàn)的高頻工作頻率為 ；超高頻工作頻率為850～960MHz，常見(jiàn)的工作頻率為 915MHz；微波工作在 ～5GHz 的微波頻段。低頻系統(tǒng)用于短距離、低成本的應(yīng)用中，如多數(shù)的門(mén)禁控制、動(dòng)物監(jiān)管、貨物跟蹤；高頻系統(tǒng)用于門(mén)禁控制和需傳送大量數(shù)據(jù)的應(yīng)用；超高頻系統(tǒng)應(yīng)用于需要較長(zhǎng)的讀寫(xiě)距離和較高的讀寫(xiě)速度的場(chǎng)合，如火車(chē)監(jiān)控、告訴公路收費(fèi)等系統(tǒng)。根據(jù)工作距離分為遠(yuǎn)程、近程和超近程系統(tǒng)。按工作距離分為遠(yuǎn)程、近程和超近程系統(tǒng)。識(shí)別距離在 100cm 以上的系統(tǒng)稱遠(yuǎn)程系統(tǒng)；識(shí)別距離 lOcm 至 100cm 的系統(tǒng)稱近程系統(tǒng)；識(shí)別距離在 至 lOcm 的系統(tǒng)統(tǒng)稱超近程系統(tǒng)。根據(jù)電子標(biāo)簽種類(lèi)不同。根據(jù)電子標(biāo)簽種類(lèi)的不同，標(biāo)簽與讀頭組成了四種系統(tǒng)，分別為：只讀被動(dòng)標(biāo)簽與讀頭系統(tǒng)，只讀主動(dòng)標(biāo)簽與讀頭系統(tǒng)，可讀寫(xiě)被動(dòng)標(biāo)簽與讀頭系統(tǒng)，可讀寫(xiě)主動(dòng)標(biāo)簽與讀頭系統(tǒng)。 射頻識(shí)別系統(tǒng)的工作原理 用圖 來(lái)說(shuō)明 RFID 系統(tǒng)的工作過(guò)程，這個(gè)例子是無(wú)源系統(tǒng)，即電子標(biāo)簽為被動(dòng)電子標(biāo)簽，標(biāo)簽內(nèi)不含電源，電子標(biāo)簽的工作能量由讀寫(xiě)器發(fā)出的射頻脈沖提供[15] 。11 / 44 讀寫(xiě)器和電子標(biāo)簽的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖，區(qū)域大小取決于發(fā)射功率、工作頻率和天線尺寸。，接收到讀寫(xiě)器的射頻脈沖，經(jīng)過(guò)整流后給電容充電。電容電壓經(jīng)過(guò)穩(wěn)壓后作為工作電壓。部分，邏輯控制部分接收指令并完成存儲(chǔ)、發(fā)送數(shù)據(jù)或其他操作。，則將數(shù)據(jù)調(diào)制后從收發(fā)模塊發(fā)送出去。，解碼并進(jìn)行錯(cuò)誤校驗(yàn)來(lái)決定數(shù)據(jù)的有效性，然后通過(guò) RS232，RS422，RS485 或無(wú)線接口將數(shù)據(jù)傳送到計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)采集Middleware 中。讀寫(xiě)器發(fā)送的射頻信號(hào)除提供能量外，通常還提供時(shí)鐘信號(hào)，使數(shù)據(jù)同步，從而簡(jiǎn)化了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。有源 RFID 系統(tǒng)的工作原理同上述的過(guò)程基本相似，只是其工作能量是由電池提供的。 倉(cāng)庫(kù)管理系統(tǒng)中應(yīng)用射頻技術(shù)的好處將 RFID 應(yīng)用于智能倉(cāng)庫(kù)貨物管理。RFID 完全有效地解決了倉(cāng)庫(kù)里與貨物流動(dòng)有關(guān)的信息管理。它不但增加了一天內(nèi)處理貨物的件數(shù)，還能及時(shí)掌控這些貨物的一切信息；射頻標(biāo)簽貼在貨物所通過(guò)的倉(cāng)庫(kù)大門(mén)邊上，讀寫(xiě)器和天線12 / 44都放在叉車(chē)上，每個(gè)貨物都貼有條碼，所有條碼信息都被存儲(chǔ)在倉(cāng)庫(kù)的中心計(jì)算機(jī)里，該貨物的有關(guān)信息都能在計(jì)算機(jī)里查到。當(dāng)貨物被裝走運(yùn)往別地時(shí)，由另一讀寫(xiě)器識(shí)別并告知計(jì)算中心它被放在哪個(gè)拖車(chē)上。這樣管理中心可以實(shí)時(shí)地了解到已經(jīng)生產(chǎn)了多少產(chǎn)品和發(fā)送了多少產(chǎn)品，并可自動(dòng)識(shí)別貨物，確定貨物的位置。與傳統(tǒng)的倉(cāng)庫(kù)管理系統(tǒng)相比，射頻技術(shù)的引入使得倉(cāng)庫(kù)管理的面貌煥然一新。倉(cāng)庫(kù)管理的效率，準(zhǔn)確性都能得到顯著提高。另一方面，使得倉(cāng)庫(kù)的自動(dòng)化程度提升，減少了人工介入的環(huán)節(jié)?？傊?，射頻識(shí)別技術(shù)應(yīng)用于倉(cāng)庫(kù)益處多多，目前正得到業(yè)內(nèi)的普遍關(guān)注與重視[15][16][17]。3 開(kāi)發(fā)環(huán)境及語(yǔ)言簡(jiǎn)介 軟硬件環(huán)境為了進(jìn)行本課題的實(shí)驗(yàn)研究，需要配置以下環(huán)境:硬件環(huán)境:微型計(jì)算機(jī)，內(nèi)存大小:512M。軟件環(huán)境:操作系統(tǒng):windowsXP，開(kāi)發(fā)平臺(tái):Eclipse,SQL Server語(yǔ)言:Java語(yǔ)言及JDBC Eclipse 開(kāi)發(fā)環(huán)境 Eclipse 平臺(tái)簡(jiǎn)介Eclipse最初是作為IBM內(nèi)部的一個(gè)輔助項(xiàng)目而誕生的，旨在為IBM提供一個(gè)在常用軟件基礎(chǔ)上集成其桌面工具的手段。自從加01年秋以開(kāi)放資源的形式發(fā)布以來(lái)，Eclipse取得了出乎意料的成功。目前，它已經(jīng)擁有了自己忠實(shí)的擁夏者，固定的社區(qū)，以及不斷擴(kuò)充的強(qiáng)大應(yīng)用功能[18]。Eclipse采用了不同的視角，即一種“以平臺(tái)為中心”而非“開(kāi)發(fā)工具為主”的思考方式。Eclipse平臺(tái)的骨干主要就是一個(gè)“通用”的IDE(Integrated Development Environment)，即集成開(kāi)發(fā)環(huán)境。它既面向所有工具，又不針對(duì)任13 / 44何一個(gè)特定工具，一切開(kāi)發(fā)工具都可以同時(shí)被使用。作為一個(gè)集成開(kāi)發(fā)環(huán)境，Eclipse是一個(gè)工具集成的平臺(tái)，可以想象成一個(gè)各種工具友好共存的大家庭。它使得用戶的建模、設(shè)計(jì)、編碼以及測(cè)試工具有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，以一種更高效、更便捷的方式完成開(kāi)發(fā)任務(wù)。Eclipse為開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)成員提供了一種更方便的手段，去創(chuàng)建、控制，以及管理一套軟件產(chǎn)品。團(tuán)隊(duì)成員可以訪問(wèn)彼此的工作產(chǎn)品，它們是由與Eclipse通過(guò)存儲(chǔ)中性接口集成在一起的源碼管理系統(tǒng)SCM(Source Code Management)來(lái)進(jìn)行管理的。以此避免了數(shù)據(jù)的導(dǎo)入、導(dǎo)出及其導(dǎo)致的錯(cuò)誤通信?；贓clipse的所有工具因此能夠以持久、一致的方式進(jìn)行工作[18]。 Eclipse 環(huán)境特點(diǎn)Eclipse提供了一種體系結(jié)構(gòu)和一套Java 框架集合來(lái)實(shí)現(xiàn)以上目標(biāo)，從而使得編寫(xiě)集成工具更加容易。用戶可以通過(guò)Eclipse集成其執(zhí)行任務(wù)所正在使用的現(xiàn)有工具，并隨著其經(jīng)驗(yàn)的積累，使用Eclipse建造額外的工具。該框架結(jié)構(gòu)還為所有工具提供了一個(gè)一致的方式，去實(shí)現(xiàn)用戶界面、軟件包，部署新功能，(Java Development Tool)的強(qiáng)大功能和擴(kuò)展性，去開(kāi)發(fā)新的Java工具，擴(kuò)展 Java模型和訪問(wèn)Java模型的API(Application Programming Interface)集，這些特點(diǎn)作為JDT的一部分，為Eclipse增添了更強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)[18] 。Eclipse支持多種模型。Eclipse與開(kāi)發(fā)模型是分離開(kāi)來(lái)的。無(wú)論是傳統(tǒng)的爆布式開(kāi)發(fā)模型，還是迭代式開(kāi)發(fā)方法，用戶都可以享受到Java工具、調(diào)試環(huán)境及平臺(tái)提供的緊密集成。 Java 語(yǔ)言及相關(guān)技術(shù) Java 編程語(yǔ)言 目前面向?qū)ο蟮木幊陶Z(yǔ)言應(yīng)用得相當(dāng)廣泛，己經(jīng)取代傳統(tǒng)的過(guò)程性語(yǔ)言成為程序開(kāi)發(fā)的主流。Java是一種完全的面向?qū)ο笳Z(yǔ)言，它衍生于C++語(yǔ)言，但又14 / 44剔除了C++的復(fù)雜、易錯(cuò)的一些語(yǔ)言元素，功能強(qiáng)大又極易于使用。Java編程語(yǔ)言產(chǎn)生于1990年，那時(shí)SUN公司利用C++語(yǔ)言為消費(fèi)類(lèi)家電設(shè)備編寫(xiě)人機(jī)控制代碼，受到了代碼不能移植的困擾。SUN公司因此而提出了解釋型的語(yǔ)言Java ，該名稱來(lái)源于印尼的一個(gè)島嶼“爪哇”，此島盛產(chǎn)咖啡。Java語(yǔ)言開(kāi)發(fā)的窗口程序左上角的小圖標(biāo)是一杯熱氣騰騰的咖啡，這就是Java程序的標(biāo)志。Java 是目前使用最廣泛的網(wǎng)絡(luò)編程語(yǔ)言之一，它具有簡(jiǎn)單、面向?qū)ο?、穩(wěn)定、與平臺(tái)無(wú)關(guān)、解釋型、多線程、動(dòng)態(tài)等特點(diǎn)。它的程序運(yùn)行需要一個(gè)解釋器，也就是所謂的“虛擬機(jī)”。虛擬機(jī)以某種高速算法解釋執(zhí)行 Java 的面向?qū)ο蟠a。Java 從 版本到現(xiàn)在已發(fā)展成 版本，版本的升級(jí)意味著程序的修正和類(lèi)庫(kù)的增長(zhǎng)。從 開(kāi)始，Java 分為 3 個(gè)版本 J2ME(微型版本)、J2SE(標(biāo)準(zhǔn)版本)和 J2EE(企業(yè)級(jí)版本)，分別用于支持消費(fèi)類(lèi)電子設(shè)備、標(biāo)準(zhǔn)個(gè)人電腦以及企業(yè)級(jí)應(yīng)用的開(kāi)發(fā)，版本之間的區(qū)別不僅在于所支持的類(lèi)庫(kù)的大小不同，也在于各版本都對(duì)應(yīng)著不同的 Java 虛擬機(jī)。也正是由于虛擬機(jī)的使用，使得 Java 與其他的面向?qū)ο笳Z(yǔ)言相比較，具備了一個(gè)突出的優(yōu)點(diǎn):Java成為跨平臺(tái)的語(yǔ)言，不僅可在 Windows 平臺(tái)上運(yùn)行，也可以在 UNIX 平臺(tái)及一些家電設(shè)備、通信設(shè)備上運(yùn)行[19]。 JDBC 技術(shù)JDBC（Java DataBase Connectivity）是Sun 公司開(kāi)發(fā)的、用于Java數(shù)據(jù)庫(kù)連接的應(yīng)用程序編程接口API，需要使用支持ANSI SQL(Structured QueryLanguage，即結(jié)構(gòu)化查詢語(yǔ)言 )作為查詢語(yǔ)言的數(shù)據(jù)庫(kù)。它具備以下三個(gè)特點(diǎn) :JDBC是SQL級(jí)別的API；JDBC借鑒了現(xiàn)存數(shù)據(jù)庫(kù)API的經(jīng)驗(yàn)。JDBC簡(jiǎn)單易行[20]。JDBC是SQL級(jí)別的API，意味著在JDBC接口中，允許SQL語(yǔ)句作為參數(shù)嵌入到方法中。但JDBC可以在數(shù)據(jù)庫(kù)和Java應(yīng)用程序之間進(jìn)行平穩(wěn)的轉(zhuǎn)換。為了在獨(dú)立于特定數(shù)據(jù)庫(kù)的模式下完成這項(xiàng)工作，JDBC需要那些數(shù)據(jù)庫(kù)廠商提供其接口的運(yùn)行時(shí)實(shí)現(xiàn)。這些實(shí)現(xiàn)能夠以所有可識(shí)別的方式把SQL調(diào)用發(fā)送到數(shù)據(jù)庫(kù)中。15 / 44JDBC在設(shè)計(jì)上與開(kāi)放數(shù)據(jù)庫(kù)連接ODBC （Open DataBase Connectivity）很相似。JDBC和數(shù)據(jù)庫(kù)建立連接的一種方式是首先建立一個(gè)JDBCODBC橋接器。由于ODBC驅(qū)動(dòng)程序被廣泛使用，建立這種橋接器后，使得JDBC有能力訪問(wèn)幾乎所有類(lèi)型的數(shù)據(jù)庫(kù)。用JDBC寫(xiě)的程序能夠自動(dòng)地將SQL語(yǔ)句傳送給相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)（DBMS）。4 倉(cāng)庫(kù)管理原型系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 需求分析本文設(shè)計(jì)一個(gè)基于 RFID 出入庫(kù)的倉(cāng)庫(kù)管理原型系統(tǒng)，可以有效提高倉(cāng)庫(kù)管理的效率和自動(dòng)化程度，和應(yīng)用條碼技術(shù)相比，應(yīng)用 RFID 電子標(biāo)簽主要有以下優(yōu)勢(shì)：應(yīng)用條形碼時(shí)，以倉(cāng)庫(kù)為例，根據(jù)應(yīng)用實(shí)際，在托盤(pán)上應(yīng)用電子標(biāo)簽，讀寫(xiě)一個(gè)托盤(pán)上貨物的時(shí)間大概在 2~3 s 之間(包括完成寫(xiě)信息地所有時(shí)間)，采集數(shù)據(jù)時(shí)操作員不需要下車(chē)。而如果應(yīng)用條形碼，一般需要采集三次數(shù)據(jù)(產(chǎn)品編號(hào)、生產(chǎn)批次、托盤(pán)編號(hào))，加上操作員上下車(chē)的時(shí)間，大概在 10~15 s 合考慮叉車(chē)從生產(chǎn)部到倉(cāng)庫(kù)的運(yùn)行時(shí)間(大概在 5~10 s 之間)，倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)在托盤(pán)上應(yīng)用電子標(biāo)簽比應(yīng)用條形碼效率要提高 2~3 倍。托盤(pán)使用電子標(biāo)簽后，在貨物出庫(kù)時(shí)，電子標(biāo)簽存儲(chǔ)的托盤(pán)貨物和貨位信息要和系統(tǒng)出庫(kù)的信息進(jìn)行比較，只有兩者數(shù)據(jù)一致后才允許出庫(kù)。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)使用，在應(yīng)用電子標(biāo)簽后，系統(tǒng)地出庫(kù)準(zhǔn)確性能達(dá)到 100％。系統(tǒng)應(yīng)用條形碼時(shí)，托盤(pán)貨物信息的采集需要叉車(chē)工下車(chē)操作，貨物出庫(kù)時(shí)，叉車(chē)工既要操作條碼掃描設(shè)備，又要操作叉車(chē)觸摸屏，整個(gè)過(guò)程操作不太方便。應(yīng)用電子標(biāo)簽后，除揀選出庫(kù)外，入庫(kù)和整盤(pán)出庫(kù)都不需要叉車(chē)工下車(chē)16 / 44操作，叉車(chē)工只需要在叉車(chē)上操作觸摸屏。對(duì)于叉車(chē)工來(lái)說(shuō)，應(yīng)用電子標(biāo)簽后，操作十分方便，省時(shí)省力。因此，在倉(cāng)庫(kù)管理中應(yīng)用 RFID 系統(tǒng)，可以有效的提高貨物的出入庫(kù)速度和貨物出庫(kù)的準(zhǔn)確性，使出入庫(kù)操作更加方便快捷。同時(shí)，從長(zhǎng)遠(yuǎn)考慮，可以節(jié)省倉(cāng)庫(kù)管理的運(yùn)行成本。 設(shè)計(jì)目標(biāo)本課題基于軟硬件結(jié)合的思想，旨在建構(gòu)一個(gè)倉(cāng)庫(kù)管理原型系統(tǒng)，能實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的出入庫(kù)管理以及數(shù)據(jù)采集的功能。預(yù)達(dá)到的目標(biāo)如下： 標(biāo)簽的讀寫(xiě)基于電子標(biāo)簽技術(shù)的射頻識(shí)別系統(tǒng)有電子標(biāo)簽、電子標(biāo)簽讀寫(xiě)器以及數(shù)據(jù)交換、管理系統(tǒng)等組成。電子標(biāo)簽技術(shù)是課題中的關(guān)鍵技術(shù)，要設(shè)計(jì)完成并實(shí)現(xiàn)對(duì)電子標(biāo)簽的讀寫(xiě)功能。其中寫(xiě)入的信息主要是貨品的條碼及數(shù)量信息，以實(shí)現(xiàn)條碼與 RFID 的關(guān)聯(lián)。這其中需要對(duì)讀寫(xiě)器等硬件進(jìn)行學(xué)習(xí)，同時(shí)能利用軟件，利用面向?qū)ο笳Z(yǔ)言實(shí)現(xiàn)與硬件的連接交互。RFID 標(biāo)簽讀寫(xiě)是實(shí)現(xiàn)基于RFID 自動(dòng)出入庫(kù)的關(guān)鍵所在，因此這一部分的設(shè)計(jì)是整個(gè)倉(cāng)庫(kù)管理最重要的部分之一。 RFID 的出入庫(kù)的實(shí)現(xiàn)這一部分要實(shí)現(xiàn)貨品的出入庫(kù)管理，它是基于信息采集的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的，因?yàn)楸鞠到y(tǒng)的出入庫(kù)管理不是傳統(tǒng)概念上的出入庫(kù)管理，而是基于 RFID 的出入庫(kù)原型系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)。因此在信息采集設(shè)計(jì)完成的基礎(chǔ)上，出入庫(kù)的管理是相對(duì)容易實(shí)現(xiàn)的。 設(shè)計(jì)流程 系統(tǒng)總體框架本系統(tǒng)主要由三個(gè)部分構(gòu)成，信息采集系統(tǒng)，入庫(kù)管理，出庫(kù)管理（如圖 所示） 。其中出入庫(kù)是作為信息采集的驗(yàn)證部